ГЛАВА ПЕРВАЯ
СИСТЕМА ТЕХНИЧЕСКОГО ВОДОСНАБЖЕНИЯ ГЭС
- НАЗНАЧЕНИЕ СИСТЕМЫ ТВС
Системы технического водоснабжения (ТВС) гидроэлектростанции предназначаются для обслуживания как основного гидросилового оборудования, так и обеспечивающего его работу вспомогательного и общестанционного оборудования.
Потребителями технической воды являются: у гидротурбин - системы смазки подшипников с вкладышами (обрезиненными или из синтетических материалов), маслоохладители подшипников с масляной смазкой, а также системы регулирования, уплотнения валов и лабиринтных уплотнений рабочих колес, у гидрогенераторов — маслоохладители в ваннах подпятника и подшипников, воздухоохладители в системе вентиляции, водоводяные теплообменники системы внутри проводникового жидкостного охлаждения статора и ротора, а также устройство охлаждения тиристорных выпрямителей системы возбуждения.
У главных трансформаторов техническое водоснабжение обеспечивает работу маслоохладителей циркуляционной системы охлаждения.
Общестанционное оборудование потребляет техническую воду для охлаждения компрессоров, кондиционеров, смазки подшипников артезианских насосов и других целей.
Для смазки и охлаждения подшипника гидротурбины с обрезиненными вкладышами или с вкладышами, покрытыми металлопластмассой, необходима непрерывная подача технической воды, так как даже ее кратковременное прекращение может вызвать перегрев и повреждение покрытия вкладышей. К таким подшипникам вода подается из двух независимых источников. Расход воды зависит от диаметра турбинного вала и не зависит от температуры воды.
Давление волы, поступающей к подшипнику, должно несколько превышать противодавление со стороны нижнего бьефа, куда вода отводится. Расчетный расход воды, охлаждающей подшипник гидротурбины с обрезиненными вкладышами, определяется на заводе-изготовителе гидротурбинного оборудования в результате теплового расчета, проводимого при конструировании подшипника. Ориентировочно на предварительных стадиях проектирования ГЭС расчетный расход можно принимать равным (7 . . . 12) · 10-3 м3/с.
Воздухоохладители гидрогенератора располагаются на внешней стороне корпуса статора, напротив окон, из которых поступает нагретый воздух. Действие воздухоохладителя основано на принципе теплопередачи между охлаждающей водой, протекающей по трубкам, и горячим воздухом, их обтекающим. Расход воды здесь зависит от мощности гидрогенератора и температуры охлаждающей воды, т. е. может изменяться сезонно при изменении температуры воды в источнике водоснабжения и в течение суток при изменении нагрузки на генератор.
Перы рев и переохлаждение воздухоохладителей нежелательны, так как могут вызвать в первом случае повреждение изоляции, а во втором — отпотевание поверхностей воздухоохладителей с уносом влаги в генератор. Учитывая изложенное, целесообразно с целью обеспечения более продолжительного срока службы изоляционных материалов предусматривать автоматическое регулирование расхода воды, подаваемой к воздухоохладителям, для поддержания стабильной температуры охлажденного воздуха. Рабочее давление охлаждающей воды, подаваемой к воздухоохладителям, исходя из условий их прочности не должно превышать 03—05 МПа.
Необходимый расход воды, подаваемой к воздухоохладителям гидрогенератора, определяется на основании теплового расчета. Ориентировочно расход можно определить по формуле
(1) где Qво- расход воды, подаваемой к воздухоохладителям, м3/ч; Pн - номинальная мощность гидрогенератора, кВт; ηΓ — КПД гидрогенератора при номинальной нагрузке; Δt — изменение температур охлаждающей воды на входе и выходе воздухоохладителей, рекомендуется принимать Δt = 5 °C при температуре на входе до 20 °C и Δt = 2 °C при температуре на входе свыше 25 °C.
Маслоохладители подпятника и подшипника гидрогенератора располагаются в соответствующих масляных ваннах, в зонах наиболее интенсивной циркуляции масла. Число маслоохладителей и расход охлаждающей воды зависят от отводимых потерь на трение в подпятнике и подшипнике, а также от температуры охлаждающей воды. При изменениях нагрузки гидрогенератора расход воды на охлаждение подпятника и подшипника почти не меняется, поэтому регулировать расход целесообразно только сезонно, при заметных изменениях температуры воды в источнике водоснабжения.
Необходимый расход воды, подаваемой к маслоохладителям подпятника гидрогенератора, определяется на заводе-изготовителе на основании теплового расчета. Ориентировочно на предварительных стадиях проектирования расход можно определять по формуле
(2)
где А - коэффициент, принимаемый для зонтичного генератора равным 5,0, а для подвесного — 3,5; G — расчетная нагрузка на подпятник, т; п - частота вращения вала номинальная,
мин-1 ; ΔΤ — изменение температуры охлаждающей воды на входе и выходе маслоохладителей, Δt= 5 °C при температуре входящей воды до 20 °C и Δt = 2 °C при температуре свыше 25 °C.
Рабочее давление воды, подаваемой к маслоохладителям, по условиям их прочности не должно превышать 0,3-0,4 МПа.
Расход воды, подаваемой к маслоохладителям подшипника гидрогенератора, можно ориентировочно считать равным 30—35% расхода воды, подаваемой к маслоохладителям подпятника.
Внутри проводниковая жидкостная система охлаждения статора, а также в некоторых случаях и ротора гидрогенератора применяется преимущественно для наиболее мощных вертикальных гидрогенераторов (мощностью 300 МВт и более). Применяется такая система охлаждения и для горизонтальных капсульных гидрогенераторов средней мощности (15—30 МВт). Эта система в любом случае является циркуляционной, с выносными теплообменниками, где циркулирующая нагретая дистиллированная вода охлаждается холодной технической водой.
Числи теплообменников и расчетный расход охлаждающей технической воды зависят от отводимых потерь и максимальной температуры воды в системе технического водоснабжения. В системе циркуляции теплоносителя (дистиллированной воды) устанавливается автоматический трехходовой регулятор, поддерживающий постоянной температуру этой воды, нагревающейся при протекании по обмоткам гидрогенератора. Указанный регулятор направляет необходимое количество циркулирующей воды через теплообменники, обеспечивая охлаждение теплоносителя. Расход технической воды, поступающей в теплообменники, остается при этом неизменным и регулируется только при сезонных изменениях температуры воды в источниках технического водоснабжения. Более экономичным является поддержание постоянной температуры циркулирующей дистиллированной воды путем регулирования расхода поступающей к теплообменникам технической воды, для чего применяются чувствительные регуляторы.
Маслоохладители трансформаторов предназначаются для охлаждения циркулирующего теплоносителя (трансформаторного масла) с помощью холодной технической воды. В этих маслоохладителях масло протекает пс пучку труб, а охлаждающая вода — по корпусу, в котором он находится.
Число устанавливаемых маслоохладителей и расход технической воды зависят от отводимых потерь энергии при трансформировании напряжения и максимальной температуры воды в источнике водоснабжения. Изменение расхода воды при сезонных изменениях температуры окружающего воздуха в месте установки трансформатора, а также изменение температуры воды в источнике технического водоснабжения обычно осуществляется путем автоматического включения в работу необходимого числа маслоохладителей.
Предельное рабочее давление воды, подаваемой к маслоохладителям, с учетом их прочности не должно превышать 0,2 МПа, однако давление воды в маслоохладителе всегда должно быть меньше давления масла, даже при отключенных циркуляционных масляных насосах. Это необходимо во избежание попадания воды в масло при каких-либо повреждениях в маслоохладителях.
Необходимый расход воды температурой 25 °C подаваемой к маслоохладителям трансформаторов, ориентировочно определяется по формуле
(3) где Q- расход воды, м3/ч; Р - мощность трансформатора, МВ-А.
Исходя из значения следует вводить поправочные коэффициенты:
